基于大滚筒配合研磨膏实现细钢针微米级精密倒角的加工方法及设备与流程

本发明涉及微细精密轴类零件超精密加工，具体涉及到一种基于大滚筒配合研磨膏实现细钢针微米级精密倒角的加工方法及设备。

背景技术：

1、直径1.2mm的细钢针是半导体键合劈刀加工的核心配套耗材，细钢针两端切断后存在锋利锐边、微观毛刺，倒角质量直接决定劈刀内倒角磨损速率、金线断线率以及整机键合稳定性。目前行业内细钢针端面倒角主要采用三种加工工艺，但均存在明显技术缺陷：

2、（1）传统振动滚磨倒角：工件在研磨桶内无序翻滚撞击，倒角大小随机性大，容易出现大小边、偏角、崩口、塌边，仅能去除毛刺，无法实现小于微米级定尺寸精密倒角，不能满足高端劈刀加工使用要求。

3、（2）单支cnc数控车倒角：需要人工逐支装夹、掉头车削，细长钢针装夹受力极易弯曲变形，倒角角度一致性差，棱边残留车削刀纹，加工效率极低，人工成本高，难以大批量量产。

4、（3）砂轮端面磨削倒角：磨削过程产生高温，钢针针尖退火软化、硬度下降，同时出现倒角塌边、锐边残留、尺寸离散度大、倒角面磨削纹等问题，倒角精度不可控。

5、综上所述，现有加工工艺无法同时满足批量量产、微米级精准倒角、外圆无损伤、倒角角度统一、针尖宽度可控的生产需求，行业急需一种全新的精密倒角加工工艺。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种基于大滚筒配合研磨膏实现细钢针微米级精密倒角的加工方法及设备。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

3、第一方面，提供一种基于大滚筒配合研磨膏实现细钢针微米级精密倒角的加工方法，所述加工方法包括如下步骤：

4、对微细钢针进行前处理，去除弯曲及端面缺陷的微细钢针；

5、对所述微细钢针进行一阶定角成型，在所述微细钢针的端面形成规整的倒角几何面；

6、配置复合研磨膏，并将所述复合研磨膏涂覆在卧式大直径的滚筒外周；

7、对所述微细钢针进行二阶精细化修整，所述滚筒旋转，所述微细钢针沿所述滚筒游走，控制所述滚筒的转速在400～600r/min、所述微细钢针的游走速度在120～140r/min和下压力在2～5n以及倒角针尖宽度至目标微米尺寸，修正整批微细钢针倒角尺寸偏差；

8、对研磨完成后的微细钢针进行出料清洗分选，得到高精度对称倒角成品微细钢针。

9、本加工方法通过控制滚筒旋转速度、研磨膏介质配比、分级研磨、分段转速与研磨时长，实现细钢针定角度、定宽度、无崩边、无塌边、针尖镜面完好的精密倒角加工，有效杜绝偏倒角和大小边，保证两端倒角几何结构对称统一，整体一致性优于cnc单支车削加工。

10、本加工方法采用两段式梯度递进研磨工艺，依次完成定角度成型、逐级控制倒角斜面角度与针尖宽度（直径）尺寸，实现微米级精度可控，角度公差可以控制在1°内。采用端面优先磨削体系，研磨过程不会损伤钢针外圆面，完整保留原始光洁度与直线度。

11、进一步地，所述前处理包括对所述微细钢针进行校直、除油、烘干和筛选的步骤。

12、进一步地，所述一阶定角成型的步骤为：采用砂轮倒角机，对所述微细钢针进行倒角粗开成型，对倒角斜面进行均匀磨削，固定倒角斜面倾斜角度，形成规整的倒角几何面。

13、在一些实施方式中，所述复合研磨膏配置的方式为：将橄榄油、润滑脂和研磨膏按照7：2：1的比例配比进行混合搅拌，所述研磨膏为超细粒度w1～w1.5研磨膏。

14、在一些实施方式中，所述滚筒的转速为转速300r/min，顺时针旋转，时长60s；所述微细钢针平行于所述滚筒轴线方向往复游走，往复游走间距30mm，往复游走速度130r/min，转速500r/min，顺时针旋转，向下持续施加压力。

15、进一步地，所述出料清洗分选的步骤包括：在研磨完成后，筛分分离所述微细钢针与粘附的复合研磨膏，经超声波多槽清洗后脱水烘干，检测所述微细钢针的倒角尺寸、外观和直线度，检测合格的微细钢针运用至陶瓷劈刀内倒角加工，检测不合格的微细钢针进行返工处理。

16、进一步地，成品微细钢针满足：倒角宽度0.04～0.06mm，倒角角度均匀一致，无崩边塌角，外圆无划痕麻点，直线度≤0.003mm。

17、第二方面，提供一种基于大滚筒配合研磨膏实现细钢针微米级精密倒角的加工设备，用于实现如上所述的基于大滚筒配合研磨膏实现细钢针微米级精密倒角的加工方法，所述加工设备包括工作台，所述工作台上设有加工区和上料区，所述加工区设有所述滚筒，所述滚筒的一侧设有可升降的钢针夹持运载机构，所述钢针夹持运载机构设有多个微细钢针夹持位；所述上料区位于所述滚筒的另一侧，所述上料区内设有可移动的上料支架，所述上料支架上设有一排投料口，所述投料口用于承接微细钢针。

18、进一步地，所述钢针夹持运载机构包括平行布置的第一安装板和第二安装板，所述第一安装板和所述第二安装板之间设有容纳空间并通过若干连接件连接固定，所述第一安装板内设有若干第一安装孔，所述第二安装板内设有若干第二安装孔；所述微细钢针夹持位包括设置于所述第二安装孔处阶梯状的中空夹持主体，所述中空夹持主体的端部外周设有传动齿轮，所述传动齿轮位于所述容纳空间内；所述中空夹持主体内套设有芯杆，所述芯杆的上端向上延伸穿过位于所述第一安装孔内的上限位板，所述芯杆的外周套设有与所述上限位板连接的弹簧，提供2-5n弹簧力；所述中空夹持主体的下端设有磁吸钢针夹持套，所述磁吸钢针夹持套内设有自适应钢针夹持球；至少一个中空夹持主体与外部驱动件连接，相邻的传动齿轮啮合连接。

19、所述芯杆、所述上限位板和所述弹簧能够形成一个自适应浮动结构，并可以为所述微细钢针提供2～5n的下压力。所述微细钢针的夹持方式采用磁吸方式和自适应浮动，能够形成稳定磨削量，实现只修整倒角、保护钢针外圆原有精度以及针尖原有硬度。通过自适应柔性受力回弹的设计效果，可以保证微细钢针长时间挤压不会扭曲变形，保证倒角平面平整，无二次毛刺，钢针针尖硬度一致性高，批次尺寸一致性高。

20、进一步地，所述上料支架上设有安装槽，所述安装槽内设有可拆卸的镶块，所述镶块上设有钢针插接套，所述钢针插接套上设有所述投料口。

21、与现有技术相比，本发明的有益效果是：1、本细钢针微米级精密倒角的加工方法通过上述布置，结合大滚筒和研磨膏的配合，能够实现钢针批量微米级精密倒角，倒角针尖宽度（直径）和角度可调控，精度误差控制在0.001mm以内，解决了传统工艺倒角随机性大的行业难题；2、本加工方法通过控制滚筒旋转速度、研磨膏介质配比、分级研磨、分段转速与研磨时长，实现细钢针定角度、定宽度、无崩边、无塌边、针尖镜面完好的精密倒角加工，有效杜绝偏倒角和大小边，保证两端倒角几何结构对称统一，整体一致性优于cnc单支车削加工；3、本加工方法采用两段式梯度递进研磨工艺，依次完成定角度成型、逐级控制倒角斜面角度与针尖宽度（直径）尺寸，实现微米级精度可控，角度公差可以控制在1°内；而且能够一次性加工十几支或者数十支钢针，自动化程度高，人工成本低，适合产业化大批量生产；4、所述芯杆、所述上限位板和所述弹簧能够形成一个自适应浮动结构，并可以为所述微细钢针提供2～5n的下压力；所述微细钢针被所述磁吸钢针夹持套吸附连接后，其端部可以抵接所述芯杆的下端部，从而受到这种下压力，而无需设置额外的施力机构；5、采用磁吸方式和自适应浮动，能够形成稳定磨削量，实现只修整倒角、保护钢针外圆原有精度以及针尖原有硬度；通过自适应柔性受力回弹的设计效果，可以保证微细钢针长时间挤压不会扭曲变形，保证倒角平面平整，无二次毛刺，钢针针尖硬度一致性高，批次尺寸一致性高。